zigbee网络由哪些设备组成 物联网技术导论

ZigBee网络一般由协调器、路由器、终端三部分组成。
ZigBee是一个自组的、无线的、局域网。它同时是一个物联网，整个ZigBee网络的中心是协调器，它负责将数据传输收集起来；终端是传感器，用于感知物联网的各种数据（例如温度数据、湿度数据、水质数据等等）；如果终端和协调器之间距离或者需要多点联系，就需要路由器进入串联。
需要特别提出的，终端和协调器在硬件上是一致的，协调器相当于被选出来的一个“将”，进行“号召”，“自行”组网。
总之，ZigBee是物联网组网中的一部分，重点解决终端感知传递数据到协调器这里，最终由协调器通过无线传输数据到云端。

1、LoRa技术

LoRa简介：

物联网应用中的无线技术有多种，可组成局域网或广域网。组成局域网的无线技术主要有24GHz的WiFi，蓝牙、Zigbee等，组成广域网的无线技术主要有2G/3G/4G等。这些无线技术，优缺点非常明显，可如下图总结。在低功耗广域网（Low Power Wide Area Network, LPWAN）产生之前，似乎远距离和低功耗两者之间只能二选一。当采用LPWAN技术之后，设计人员可做到两者都兼顾，最大程度地实现更长距离通信与更低功耗，同时还可节省额外的中继器成本。

LoRa 是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。目前，LoRa 主要在全球免费频段运行，包括433、868、915 MHz等。

LoRa技术具有远距离、低功耗（电池寿命长）、多节点、低成本的特性。

2、ZigBee技术

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。

主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

ZigBee是一种无线连接，可工作在24GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。

作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点：

(1) 低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式，功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。

(2) 成本低： ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到15—25美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。

(3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。

(4) 网络容量大： 一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254

个从设备和一个主设备， 一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。

(5) 可靠: 采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式， 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。

(6) 安全： ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证， 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

RFID技术

核心关键技术主要有RFID技术、传感器技术、无线网络技术、人工智能技术、云计算技术等

拓展内容：

1、RFID技术

RFID技术是物联网中“让物品开口说话”的关键技术，物联网中RFID标签上存着规范而具有互通性的信息，通过无线数据通信网络把他们自动采集到中央信息系统中实现物品的识别。

2、传感器技术

传感器技术在物联网中传感器主要负责接收物品“讲话”的内容。传感器技术是从自然信源获取信息并对获取的信息进行处理、变换、识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进活动等内容。

3、无线网络技术

物联网中物品要与人无障碍地交流，必然离不开高速、可进行大批量数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括近距离的蓝牙技术、红外技术和Zigbee技术。

4、人工智能技术

人工智能是研究是计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考和规划等)的技术。在物联网中人工智能技术主要将物品“讲话”的内容进行分析，从而实现计算机自动处理。

5、云计算技术

物联网的发展理离不开云计算技术的支持。物联网中的终端的计算和存储能力有限，云计算平台可以作为物联网的大脑，以实现对海量数据的存储和计算。

DTU-data transfer unit, 数据传输单元。一般DTU有好多种，比如说GPRS DTU，就是以GPRS为核心技术的DTU；再比如说LORA DTU，就是以LORA为核心技术的DTU；再比如说NB-loT DTU；好多好多。这个核心技术应该也可以理解为协议。
Zigbee就是短距离无线通信技术，大概也有Zigbee的DTU，不过没见过。

不少物联网装置都同时加入多种规范，例如同时支援亚马逊Alexa、GoogleHome、苹果HomeKit连接规范，但若是与其中一种连接规范绑定，就无法被其他连接规范装置使用，对于一般连网家庭可能同时使用不同品牌装置情况，实际上还是会面临部分装置无法串接互连的尴尬情况。

苹果、亚马逊、Google在内业者稍早宣布与ZigBee联盟(ZigBeeAlliance)共同宣布，将提出名为「ProjectConnectedHomeoverIP」的技术规格，借此让不同物联网连接规范能彼此互通。

由于目前多数物联网装置均以不同规范运作，同时多半无法彼此连接互通，在部分情况甚至必须透过其他方式桥接才能达成彼此互连效果。

为了改善此类问题，不少物联网装置必须同时加入多种规范，例如昕诺飞(Signify)推出的PhilipsHue系列灯具，本身就同时支援亚马逊Alexa、GoogleHome、苹果HomeKit连接规范，但若是与其中一种连接规范绑定，就无法被其他连接规范装置使用，对于一般连网家庭可能同时使用不同品牌装置情况，实际上还是会面临部分装置无法串接互连的尴尬情况。

因此，除了LINEThings透过Beacon及蓝牙方式，让连网装置能以JavaScript标准网页技术彼此连接，此次由ZigBee联盟主导，并且由旗下会员如IKEA、Legrand、恩智浦、Reso、三星旗下SmartThings、施耐德电机、昕诺飞、SiliconLabs、Somfy，以及中国南京物联加入的「ProjectConnectedHomeoverIP」技术规格，则是以网路IP技术为基础，让所有连网装置能彼此安全互连。

而在苹果、亚马逊与Google大型物联网应用业者也加入推动「ProjectConnectedHomeoverIP」技术规格，预期将可让多数物联网装置能够彼此串接，而预期未来也可能吸引诸如小米在内同样推行大量物联网装置的业者加入。

「ProjectConnectedHomeoverIP」技术规格初期将会聚焦在诸如烟雾侦测设备，以及针对居家安全监控设备，预计在2020年下半年以开源形式对外公开使用，并且呼吁更多物联网装置业者加入支持。

目前，在全球范围内，“无线取代有线”已经成为不可逆转的趋势，在家庭物联网领域这种趋向更加明显。可以说，家庭自动化也就是通常所说的“智慧家居”已经 成了先进无线技术的竞技场，不同企业采用了不同的技术解决方案，使用效果也千差万别。对于当前智慧家居产业最流行的无线技术，WiFi与 ZigBee有何优缺点？

一 先来谈一下WiFi，这种无线技术的优势是技术研发门槛低，产品成本低。由于技术开发难度小，很多初创企业均以WiFi为基础开发智慧家居产品，但 其缺点也非常明显。首先，WiFi最大的问题是安全性非常低，产品的无线稳定性也比较差，用户体验度不好。很难想像，假如你的邻居可以轻松 获知你家所有讯息，可以知道你家是否有人、是否睡觉甚至连你正在看什么影片他都瞭如指掌，你又如何能够安然入睡？其次，WiFi的功耗高也是其很大的弱点，这也导致其在智慧家居领域的应用有限。

（1）由于其功耗较高，WiFi将不能用在诸如智慧门锁、红外转发控制 器、各种感应器等产品内，而智慧门锁是智慧家庭不可或缺的产品之一。而温湿度感应器、光照感应器、烟雾探测器等各类感应器也是智慧家居系统必不可少的部 分。

(2)WiFi组网能力低，扩展空间受限制。目前，WiFi网络的实际规模一般不超过16个设备，而普通家庭内开关、电灯、家电的数量已经远远超过16个了，显然基于WiFi技术的智慧家居系统可以连接的设备数量非常有限，未来发展空间受限。

相对于WiFi技术，ZigBee技术的优势却非常明显。ZigBee技术在工业领域内积累了非常多的宝贵经验，众所周知，工业领域的要求通常要远 高于民用领域，而ZigBee技术正是诞生在应用环境复杂的工业场所并得到了全球各地市场长时间的检验。这里谈一下ZigBee技术的几大优势：

(1)安全性高。ZigBee技术的安全性源于其系统性的设计，至今为止，ZigBee技术在全球还没有发生一起破解先例，而WiFi、蓝牙、Z-Wave等无线技术的安全事故却频发。由此可见，其在近距离无线通信领域内的安全地位。

(2)功耗低。ZigBee技术采用了极低功耗设计，理论上一节电池可以使用10年以上，实际应用中一节电池可以使用2年左右，这种低功耗技术让其在智慧家居领域应用广泛，包括在智慧门锁、红外转发器、温湿度等各类感应器的应用中游刃有余。

(3)组网能力强。理论上，一个ZigBee闸道器可以连接65000多个设备，目前在实际应用中已经可以组成超过100种设备的稳定网络，这样的网络规模已经远超WiFi、Z-Wave、蓝牙等技术，在可预见的将来也足以满足智慧家庭的需求。

当然，ZigBee的缺点也很明显，主要是产品开发难度大，开发周期长，产品成本高，一般的初创企业很难承受开发风险，这也是ZigBee技术目前在全球也只有少数几家企业掌握的重要原因。

目前，更多的专家认为WiFi做一些类似智慧单品这样的演示产品还可以，但做家庭长期使用的安全、可靠的产品，显然不是WiFi能够支撑的。长期看，ZigBee技术将更具优势和应用前景。

Zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的，Zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全，可广泛应用于各种自动控制领域。
个人感觉 未来物联网发展ZigBee会有大突破

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